平成202008)年度 一般研究2実施報告書

 

課題番号

20−共研−2003

分野分類

統計数理研究所内分野分類

a

主要研究分野分類

3

研究課題名

表皮ランゲルハンス細胞の空間配置モデル

フリガナ

代表者氏名

クボタ ヤスオ

窪田 泰夫

ローマ字

Yasuo KUBOTA

所属機関

香川大学

所属部局

医学部医学科皮膚科学

職  名

教授

配分経費

研究費

40千円

旅 費

50千円

研究参加者数

7 人

 

 

研究目的と成果(経過)の概要

 樹状細胞の一種である「表皮ランゲルハンス細胞」は,抗原提示細胞として皮膚免疫の要となる細胞であるが,その空間配置パターンを統計学的に扱った研究はなかった。我々は,「表皮ランゲルハンス細胞は,その役割をはたすために表皮内で空間的に最適配置をしている」と考え、空間統計学を応用した研究を続けている。
 平成14年度からの共同利用研究2の中で、免疫抑制剤=タクロリムス軟膏の,BALB/cAマウス表皮ランゲルハンス細胞の空間配置パターンに与える影響を検討してきた。タクロリムス軟膏外用により,表皮ランゲルハンス細胞の空間密度と分布の規則性が有意に減少すること、相互作用ポテンシャルモデル式の形自体には大きな差がないことを世界で初めて報告した。また1枚あたりN=250〜350 の表皮ランゲルハンス細胞地図18枚の解析を行い,そのボロノイ分割パターンにあらわれる多角形の辺数分布は,Tanemura & Hasegawaが1980年に報告(Geometrical Models of Territory: J. theor. Biol. (1980)82, 477-496)したランダム充填モデルに ほぼ一致する。
 平成20年度は、今までの研究成果のレビューとなる内容を、樹状細胞の国際会議として最も規模の大きな「国際樹状細胞シンポジウム(2008年10月1-5日、神戸)」で発表し、また、形の科学会の英文論文誌FORMAに投稿(現在掲載待ち)した。
 研究の中で開発してきたMathematica®による空間配置解析プログラムについて、継続的に検証・改良を行い公開していくことも研究目的の一つである。2007年にリリースされた、Mathematica®6.0に対応したプログラムの一部は「形の科学会誌」でリストを公開している。

 

当該研究に関する情報源(論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等)

★ 〜平成10年度:共同研究前
  Toshihiko Numahara, Toshifumi Nakagawa and Takashi Takaiwa: Mathematical assessment of the spatial distribution of Langerhans cells in guinea pig epidermis,Journal of Dermatological Science, Vol 4, p202-207, 1992.(表皮ランゲルハンス細胞研究に「空間配置指数」を世界で初めて導入した報告)
★ 平成11〜13年度:共同利用登録(沼原利彦とISM種村正美の共同研究)
  Toshihiko Numahara, Masaharu Tanemura, Toshifumi Nakagawa, Takashi Takaiwa. Spatial data analysis by epidermal Langerhans cells reveals an elegant system. Journal of Dermatological Science 2001;25(3);219-228.(博士(医学)論文:博乙第150号 沼原利彦,香川医科大学,平成12年10月4日:正常モルモットについて,密度,規則性,ボロノイ分割パターン,細胞間の相互作用ポテンシャルモデル式までの一連の報告を行い,表皮ランゲルハンス細胞の空間配置モデル研究の礎となる)
★ 平成14年度〜現在:共同利用研究2
  Toshihiko NUMAHARA, Kiyo NUMAHARA(Kagawa Medical University), Masaharu TANEMURA(ISM), Junko Katsuura, Yoshie MATSUOKA, Chieko SUGIMURA, Yasuo KUBOTA (Kagawa Medical University):The effect of Tacrolimus on spatial distribution of epidermal Langerhans cells:The 12th Japan-Korea joint meeting of Dermatology (2001年11月8-9日東京)
  沼原利彦(香川医大皮膚科),種村正美(統計数理研究所),沼原紀予,勝浦純子,松岡由恵,杉村知恵子,窪田泰夫(香川医大皮膚科):タクロリムスはマウス表皮ランゲルハンス細胞の空間分布を変える:第101回日本皮膚科学会総会(2002年6月7-9日,東京)/日本皮膚科学会雑誌 112巻5号,p718
  沼原利彦(香川医大皮膚科),種村正美(統計数理研究所),沼原紀予,勝浦純子,松岡由恵,杉村知恵子,窪田泰夫(香川医大皮膚科):BALB/cAマウス表皮ランゲルハンス細胞(ELC)空間配置パターン〜タクロリムス外用による変化〜:第13回日本樹状細胞研究会(2002年7月12日,岡山)
  沼原利彦(香川医大皮膚科),種村正美(統計数理研究所),沼原紀予,勝浦純子,松岡由恵,杉村知恵子,窪田泰夫(香川医大皮膚科):免疫監視のための陣形〜表皮ランゲルハンス細胞の空間配置メカニズム〜:第1回皮膚免疫アレルギー懇話会(2002年10月5日,東京)
  沼原利彦:表皮ランゲルハンス細胞の空間配置:形の科学会編、形の科学百科事典、朝倉書店(東京)、pp66-67、(2004年8月25日発行)(備考 本百科事典は2005年度毎日出版文化賞2005年11月受賞)
  沼原利彦、沼原紀予(医療法人社団 ぬまはら皮ふ科)、種村正美(統計数理研究所)、森上純子、松岡由恵、横井郁美、窪田泰夫(香川大学医学部皮膚科学):アトピー性皮膚炎治療剤タクロリムス軟膏外用によるマウス表皮ランゲルハンス細胞空間配置パターンの変化について:第62回形の科学シンポジウム(2006年11月4日,大阪)。
  沼原利彦、沼原紀予(医療法人社団 ぬまはら皮ふ科)、種村正美(統計数理研究所)、森上純子、松岡由恵、横井郁美、窪田泰夫(香川大学医学部皮膚科学):Mathematica vs 空間配置の基礎的解析:第64回形の科学シンポジウム(2007年11月3日,横浜)。
  Toshihiko Numahara, Masaharu Tanemura, Kiyo Numahara, Junko Moriue, Yoshie Shirahige, Ikumi Yokoi, Yasuo Kubota :Spatial statistics for epidermal Langerhans cells −Effects of Protopic ointment 0.1% on the spatial distribution :The 10 th International Symposium on Dendritic Cells ( October 1-5, 2008, Kobe, JAPAN).
  Toshihiko NUMAHARA, Masaharu TANEMURA, Kiyo NUMAHARA, Junko MORIUE, Yoshie SHIRAHIGE, Ikumi YOKOI, Yasuo KUBOTA:Spatial Statistics for Epidermal Langerhans Cells---Effects of Protopic® Ointment 0.1% on the spatial distribution---, FORMA 2009 (to appear).

研究会を開催した場合は、テーマ・日時・場所・参加者数を記入してください。

 樹状細胞の一種である「表皮ランゲルハンス細胞」は皮膚免疫の要となる細胞で、多くの研究者がアプローチしているが、空間統計学を駆使した研究は他になくユニークなものである。長年共同研究と研究発表を続け、平成20年度には第10回国際樹状細胞シンポジウムで報告するまでに内容も発展している。
 研究の中で開発してきたMathematica®による空間配置解析プログラムを、継続的にアップデートし、公開していくことも研究目的の一つである。平成19年度にリリースされた、Mathematica®6.0に対応したプログラムの一部は「形の科学会誌」でリストを公開している。2009年1月には、Mathematica®7.0がリリースされ、今後、これに対応していく計画である。

 

研究参加者一覧

氏名

所属機関

種村 正美

統計数理研究所

沼原 紀予

医療法人社団 ぬまはら皮ふ科

沼原 利彦

医療法人社団 ぬまはら皮ふ科

松岡 由恵

香川大学

森上 純子

香川大学

横井 郁美

香川大学